(57)【要約】【課題】発熱体に通電することで窯内部の温度を変化させる陶芸用電気窯において、従来よりも安全でかつ静かな陶芸用電気窯を提供する。【解決手段】陶芸用電気窯の発熱体の温度制御のために半導体スイッチング素子を用いるとともに、通電の開始および停止を制御するために機械式リレー回路を設ける。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体に通電することにより窯内部の温度を変化させる陶芸用電気窯であって、窯内部の温度が任意の設定温度となるように制御する温度制御装置と、前記温度制御装置の指令に従って開閉する機械式リレー回路と、前記温度制御装置の指令に従って導通または非導通となる半導体スイッチング素子と、前記機械式リレー回路および前記半導体スイッチング素子により通電を制御される発熱体とを有し、前記機械式リレー回路と前記半導体スイッチング素子と前記発熱体が直列に接続されており、前記機械式リレー回路の開閉により前記発熱体への通電の開始または停止が制御され、かつ、前記半導体スイッチング素子の導通または非導通により前記発熱体への通電量が制御されることを特徴とする陶芸用電気窯。
【請求項２】
前記機械式リレー回路は、扉部の開閉信号に従って、開閉することを特徴とする請求項１に記載の陶芸用電気窯。
【請求項３】
前記半導体スイッチング素子は、サイリスタ、トライアック、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、または、トランジスタであることを特徴とする請求項１に記載の陶芸用電気窯。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、発熱体に通電することで窯内部の温度を変化させ、作陶者が窯詰めした陶芸作品を焼成するための陶芸用電気窯に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、陶芸用電気窯においては、窯内部の温度を任意の値に変化させるため、発熱体への通電を制御するための機械式リレー回路が設置されている。このような機械式リレー回路には、例えば電磁開閉器が用いられるが、これには回路開閉時に騒音が伴うという欠点がある。すなわち、作品の焼成中、温度を調整するために、数十回ないしは数百回にわたり、機械式リレー回路が開閉を繰り返すが、その度に大きな開閉音が発生する。この開閉音は、単に耳障りなだけでなく、深夜または集合住宅における使用を困難にするものである。
【０００３】
温度調節を行うために機械式リレー回路の開閉を繰り返すことには、他の問題点もある。すなわち、一度の焼成で何度となくスイッチを入れたり切ったりするので、機械式リレー回路の接点部分が損傷しやすい。機械式リレー回路が損傷すれば温度調節が上手く行かなくなるし、温度が上昇しすぎる可能性もある。
【０００４】
このように機械式リレー回路にはいくつかの欠点があるため、発熱体への通電を制御するために、機械式リレー回路ではなく、サイリスタ等の半導体スイッチング素子を使用することが考えられる。
【０００５】
図４は、このような半導体スイッチング素子を用いた、従来の回路構成を示す。例えば、半導体スイッチング素子がサイリスタである場合に、入力端子Ｒ０、Ｓ０、Ｔ０と負荷側端子Ｕ、Ｖ、Ｗとの各対間に、図２で示すようなサイリスタ２個が逆並列に接続される。また、各サイリスタのゲートには、温度制御装置から電気信号により指令が与えられる構成になっている。これにより、サイリスタは、温度制御装置の電気信号に従い、焼成時には端子Ｒ１、Ｓ１、Ｔ１とＲ２、Ｓ２、Ｔ２の各対間を導通させ、非焼成時には非導通になるように制御する。
【０００６】
例えば、特開昭６１−１７０１０８４号も、このような構成を採用している。すなわち、サイリスタ等によって構成される電流制御回路は、炉内温度の出力信号と設定を比較する比較回路の出力信号により制御され、発熱体への供給電流を変化させる構成となっている。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６１−１７１０８４号公報
【０００８】
このように、非焼成時には、発熱体への通電を停止するため、サイリスタは非導通状態になるように設定される。しかし、電源遮断器が閉じたままであれば、サイリスタが非導通状態であっても、若干の漏れ電流は生じる。なぜなら、電磁開閉器のような機械式リレー回路であれば通電しないときは接点が物理的に接触していないが、サイリスタは物理的には接触したままの状態で半導体の指令により導通または非導通となるに過ぎないからである。それゆえ、サイリスタには、その本質上漏れ電流が付随する。
【０００９】
他方で、陶芸用電気窯は、発熱体から発生させられる熱を窯内部の温度上昇に有効に活用するため、発熱体は窯内部にむきだしの構造となっている。加えて、陶芸工程においては、作品の窯詰め窯出し、楽焼時の急冷工程など、作陶者が窯内部に触れるおそれがあるものがある。また、作陶者が早期に窯内部を冷却したいためや、早期に作品を取り出したいために、プログラム終了前に扉部を開閉することもしばしばである。それゆえ、陶芸用電気窯は他の一般的な電気製品よりも、作陶者が発熱体に触れる蓋然性が高い。
【００１０】
従って、陶芸用電気窯をサイリスタ等の半導体スイッチング素子のみにより制御することには、作陶者の感電の危険が常に伴う。この点、感電の危険は、作陶者が発熱体に触れる可能性のある作業をする際に、電源遮断器を非接触状態にすれば回避されるが、作業工程によっては電源遮断器を非接触にできないものもあり、かつ、作陶者に感電の危険を避止する措置を自ら講じるよう強いることは負担となる。
【００１１】
この点、上述の特開昭６１−１７１０８４号や特開２０００−２８２７０号では、発熱体が窯内部にむきだしの構成になっている。しかしながら、サイリスタ等の半導体スイッチング素子を用いて発熱体への通電制御をする場合の安全策については、特に留意されていない
【００１２】
【特許文献２】
特開２０００−２８２７０号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、焼成時に機械式リレー回路の開閉による騒音をなくすとともに、作陶者の特別な負担なしに作陶工程における感電の危険のない安全な陶芸用電気窯を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、陶芸用電気窯において、温度制御装置と、温度制御装置の指令に従って開閉する機械式リレー回路と、同装置の指令に従って導通または非導通となる半導体スイッチング素子と、発熱体とを備えており、該機械式リレー回路と該半導体スイッチング素子と該発熱体が直列に接続されていることを特徴とするとともに、機械式リレー回路の開閉により前記発熱体への通電の開始または停止が制御され、かつ、前記半導体スイッチング素子の導通または非導通により前記発熱体への通電量が制御されることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の陶芸用電気窯において、扉部の開閉信号により、機械式リレー回路が開閉することを特徴とするものである。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載の陶芸用電気窯において、半導体スイッチング素子がサイリスタ、トライアック、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、または、トランジスタであることを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る陶芸用電気窯の一実施形態について説明する。まず、回路構成について説明した後、実際の動作タイミングを説明する。
【００１８】
図１に示すように、本発明の実施形態においては、陶芸用電気窯の回路は、電源遮断器１、ヒューズ２、機械式リレー回路３、半導体スイッチング素子ユニット４及び温度制御装置５から構成される。
【００１９】
本構成において、電源遮断器１はＲ０、Ｓ０、Ｔ０の端子を通じて、ヒューズ２と接続され、かかるヒューズ２は機械式リレー回路３を介して半導体スイッチング素子ユニット４の入力端子Ｒ１、Ｓ１、Ｔ１にそれぞれ接続される。
【００２０】
そして、半導体スイッチング素子ユニット４の入力端子Ｒ１、Ｓ１、Ｔ１と負荷側端子Ｒ２、Ｓ２、Ｔ２との各対間は、図２で示されるような半導体スイッチング素子２個を逆並列に接続して構成されている。かかる半導体スイッチング素子のゲートｇｒ１〜ｇｔ２には、温度制御装置５の端子ｇｒ１〜ｇｔ２から電気信号が与えられ、導通または非導通となって温度制御する構成になっている。
【００２１】
図３に本発明の実施例における動作タイミングを示す。作陶者が焼成プログラムを設定して焼成開始釦を押すと、温度制御装置５が働き、機械式リレー回路３に対し、焼成開始の指令を出す。機械式リレー回路３は、焼成開始の指令により、接点を閉じる。
【００２２】
その後、所定時間が経過すると、温度制御装置５が、電気信号の送信を開始する。この電気信号により、温度制御装置５の端子ｇｒ１〜ｇｔ２からそれぞれ対応する半導体スイッチング素子のゲートｇｒ１〜ｇｔ２に対し導通または非導通の指令が与えられ、この指令に従って半導体スイッチング素子は発熱体６への通電を制御する。
【００２３】
かかる発熱体６への通電により、窯内部の温度が上昇し、または通電停止により上昇を止めることとなる。すなわち、窯内部の温度が設定値よりも低ければ、半導体スイッチング素子に対し導通の指令が与えられ、反対に、高ければ非導通の指令が与えられる。温度制御装置は、この導通と非導通の指令を繰り返しながら、窯内部の温度上昇及び温度下降が所定のプログラムに応じて変移するよう制御する。
【００２４】
所定の焼成プログラムが終了すると、温度制御装置５は、半導体スイッチング素子に対し非導通の指令を与える。その後、所定時間の経過を待って、温度制御装置５は機械式リレー回路３に対し焼成終了の指令を出す。この指令に従って、機械式リレー回路３は接点を開き、非接触状態となる。機械式リレー回路３が非接触状態となれば、電源遮断器１が閉じた状態であっても、発熱体６に電流が流れることはなく、作陶者が感電するおそれはない。
【００２５】
温度制御装置５は、焼成停止釦が押された場合にも、同様の指令を出す。すなわち、焼成停止釦が押されると、温度制御装置５は、半導体スイッチング素子に非導通の指令を与えるとともに、機械式リレー回路３に対し焼成中止の指令を出す。この指令に従って、機械式リレー回路３は接点を開き、再び焼成開始の指令が与えられれば接点を閉じる。このため、作陶者が焼成プログラム実行中に焼成を一旦停止して何らかの作業を行っても、機械式リレー回路３が非接触状態となっているので、作陶者が感電するおそれはない。
【００２６】
これとは別に、扉部の開閉信号により、機械式リレー回路３が開閉される。すなわち、扉部に取り付けられたリミットスイッチ、近接スイッチ等の扉センサ７により、扉部が開かれたことが感知されれば、機械式リレー回路３に対し接点を開くよう指令が与えられる。
【００２７】
機械式リレー回路３は、温度制御装置５からの指令と扉センサ７からの指令がいずれも接点を閉じるというものである場合のみに、接点を閉じる。反対に、いずれか一方の指令でも接点を開くというものであれば、機械式リレー回路３の接点を開く。このような設定もまた、作成者が焼成プログラムを終了させまたは停止させないまま、陶芸用電気窯の内部に触れる可能性があるので、感電防止のために有用である。
【００２８】
図５または図６において、本発明の実施例の変更例を示す。図５に示されるように、機械式リレー回路３は必ずしも同一のものである必要はなく、温度制御装置５および扉センサ７からのそれぞれの指令を受ける機械式リレー回路３が異なるものであっても構わない。また、温度制御装置５および扉センサ７に対応する機械式リレー回路３が各１つである必要もないため、機械式リレー回路３は２つ以上で構成されてもよい。
【００２９】
図６に示されるように、扉センサ７からの開閉信号は、機械式リレー回路３に直接送られる必然性はなく、一旦、温度制御装置５へ送信され、温度制御装置５が扉センサ７の開閉信号およびプログラムの状況に鑑みて、機械式リレー回路３に開閉信号を送信するという構成にしてもよい。
【００３０】
この他、機械式リレー回路３と半導体スイッチング素子ユニット４の位置関係に関しても、必ず半導体スイッチング素子ユニット４が機械式リレー回路３と発熱体６の間に設けられる必要はない。すなわち、機械式リレー回路３、半導体スイッチング素子ユニット４および発熱体６は直列に接続されていればよく、その順番はいずれであっても構わない。同時に、ヒューズ２もまた、その接続位置を限定する必要はない。ただし、結線方法がデルタ結線である場合には、発熱体６は必ず最下部に接続されなければならない。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に基づく陶芸用電気窯は、機械式リレー回路と半導体スイッチング素子をあわせもつことで、従来技術において問題となっていた、機械式リレー回路の騒音、スイッチの接点部位の損傷、および漏れ電流による感電の危険のいずれも回避することができる。
【００３２】
発熱体の通電制御は、半導体スイッチング素子によって行うことで、以前のような機械式リレー回路による制御のように、開閉動作がないため、焼成中のスイッチ切替音による騒音はなくなる。機械式リレー回路は、焼成開始時および焼成終了時に開閉され、焼成が停止されたり焼成中に陶芸窯が開けられたりする等の特殊な工程を経ても、一回の焼成で数回程度しか開閉されることはない。これにより、焼成中のスイッチ切替音による騒音とスイッチの接点部位の損傷といった問題点が克服されている。
【００３３】
また、窯詰め窯出しやその他の特殊工程において作陶者が発熱体に接触する場合に、たとえ主電源が投入された状態であっても、扉が開いた状態では、機械式リレー回路が開いているため、作陶者が感電するおそれはない。また、この機械式リレー回路の開閉は、温度制御装置または扉センサにより制御されているため、作陶者は特別に安全に配慮することなく陶芸作品を出し入れすることが出来る。これにより、作陶者に特別な負担をかけることなく、作陶者の感電を回避するという課題が達成されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における回路構成を示す。
【図２】本発明の実施形態における半導体スイッチング素子ユニット内の回路構成を示す。
【図３】本発明の実施形態における動作タイミングを示す。
【図４】従来の陶芸用電気窯の回路構成を示す。
【図５】本発明の実施形態の変更例を示す。
【図６】本発明の実施形態の変更例を示す。
【符号の説明】
１    電源遮断器
２    ヒューズ
３    機械式リレー回路
４    半導体スイッチング素子ユニット
５    温度制御装置
６    発熱体
７    扉センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005019256.tif 000006
【図５】
2005019256.tif 000007
【図６】
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